Am liebsten würden Chiphersteller elektronische Strukturen wie Halbleiterschichten einfach mit einer Lösung der Ausgangsstoffe auf das gewünschte Substrat drucken wie Tinte auf Papier. Leider sind die heute verwendeten anorganischen Halbleiter in nahezu allen Lösungsmitteln unlöslich. Eine Ausnahme dieser Regel haben nun David Webber und Richard Brutchey von der University of Southern California gefunden. Sie entdeckten, dass eine Mischung zweier einfacher organischer Chemikalien eine ganze Klasse anorganischer Halbleiter sehr gut löst – die so entstehende Flüssigkeit kann dann als Tinte für Druckprozesse dienen.

Dünne Schichten so genannter Chalkogenide – Verbindungen aus einem Element der 6. Hauptgruppe des Periodensystems und einem Metall – wie Antimontriselenid oder Bismuttellurid sind entscheidende Komponenten integrierter Schaltkreisen ebenso wie Solarzellen oder neuer optoelektronischer Komponenten. Sie zu verarbeiten ist allerdings kompliziert und teuer, man muss sie im Vakuum aus der Gasphase abscheiden. Wie Webber und Brutchey feststellen, bilden diese Stoffe jedoch mit einer Mischung aus 1,2-Ethandiamin und 1,2-Ethandithiol Lösungen, in denen der Feststoff bis zu einem Drittel der Masse ausmacht.

In den einzelnen Komponenten der Mischung sind die Halbleiter überhaupt nicht löslich, deswegen vermuten Webber und Brutchey, dass der Effekt auf einer chemischen Reaktion zwischen den beiden Substanzen beruht. Demnach gibt das Thiol seine beiden Wasserstoffatome an das Amin ab – das entstehende Anion wird durch viele Wasserstoffbrücken der Amine stabilisiert. Das so entstandene und stabilisierte Thiolat-Anion scheint dann einer der ganz wenigen Stoffe zu sein, die die Atome der Chalkogenide aus ihrem Verbund lösen. Eine Mischung jedenfalls, in der dieses Ion nicht stabil ist, löst die Halbleiter nicht.

In ihren Versuchen drucken die beiden Forscher mit diesen Tinten wenige hundert Nanometer dünne, amorphe Schichten, in denen noch Anteile des Lösungsmittels erhalten sind. Dann allerdings sinterten sie das Material bei bis zu 350 Grad, woraufhin sich die organischen Stoffe verflüchtigten und ein reiner kristalliner Halbleiterfilm zurückblieb.